在很多工程应用中,振动控制主要采用被动材料的来隔离能量和噪声。超材料通过产生负质量密度和模量提供了一个非常有效的低频隔振途径。然而,共振机理本质限制了这样的振动控制是窄频的。本文主要考虑新的思路研究在单胞中引入线性和非线性的负刚度以及它在结构中对于声波及机械波的操控。本文的主要贡献如下:1.利用排斥的磁铁设计了负刚度弹簧(NMS),并通过实验对其负刚度特性进行了标定。该实验平台搭建在气垫导轨上,可对包含负刚度弹簧的耦合振子系统模型集总参数进行直接测试。实验测试了其稳定性条件,自由振动及受迫振动响应。实验观察到了NMS引起的反相运动,这与解析解预测相一致。研究表明包含NMS的汉密尔顿动力学系统不违反热力学定律。2.研究了串并联两种具有高静态低动态刚度隔振模型的动态特性,并通过调节排斥磁铁之间的距离,分析了不同的弹簧非线性度的影响。该系统的力和静态刚度近似于对称三次多项式;动态上,理论和实验的传输透射谱是一致的。搭建的基本装置是一个非常有效的通过单胞来研究相关的非线性动力学系统的实验平台。3.进一步探索了负刚度在隔声领域的应用,通过理论分析和实验手段预测了磁性连接的双薄板中的传输损耗(STL)。隔声层由两块中间连接负刚度磁弹簧的薄板组成,来降低板之间的空气刚度作用,由此来降低声传输。结果表明,与没有集中质量的结构相比,磁铁引起的质量增加使得STL峰往低频偏移。由于该结构中的负刚度值较小,不足消除空气可压缩性的影响,相比于没有负刚度的等效结构,其STL仅稍微增加。然而,如果双薄板中的负刚度足够大,预期可以显著提高STL。